4. Влияние индуктивностей рассеяния и резистивных сопротивений обмоток трансформатора на работу выпрямителей.

1) Влияние индуктивностей рассеяния обмоток трансформатора на работу выпрямителей

Рассмотрим m-фазный выпрямитель

i_н=const=I₀ – постоянная составляющая тока вторичной обмотки

L₁ – индуктивность дросселя; L_a – индуктивность рассеяния вторичной обмотки трансформатора; L_a= L_s2+L_s1n²+L_vd+L_м

n=w₂/w₁; L_a1=L_a2=L_a

2 контура: фаза, выходящая 1; фаза, вступающая в работу 2

U_в = e₂₁-L_a di₂₁/dt = e₂₁-X_a di₂₁/dωt; (Х_а=ωL_a)

U_в=e₂₂-Х_а di₂₂/dωt

2U_в=e₂₁+e₂₂-X_a d(i₂₁+i₂₂)/dωt; d(i₂₁+i₂₂)/dωt=0, т.к. i₂₁+i₂₂=I₀

U_в=(e₂₁+e₂₂)/2

e₂₁=E₂ cos(ωt+π/m)

e₂₂=E₂ cos(ωt-π/m)

m – фазность выпрямителя

Процесс коммутации фаз происходит в течение некоторого промежутка времени γ (угол перекрытия фаз).

За счет возникающих в них ЭДС самоиндукции, ток в работающей фазе не может мгновенно упасть до 0, а ток вступающей в работу фазы не может возрасти мгновенно от 0 до I₀. В результате в течение γ будут одновременно открыты два диода. По окончании процесса коммутации вся нагрузка переходит на следующую фазу, а выпрямленное напряжение скачком принимает значение фазной ЭДС.

i₂₂=1/X_a ∫ (e₂₂-U_в) dωt=

=1/X_a ∫ (e₂₂-e₂₁)/2 dωt=

=1/X_a ∫1/2E₂ [cos(ωt- π/m)- cos(ωt+π/m)] dωt=1/X_a ∫1/2E₂ 2sin(π/m) sinωt dωt =

= -E₂/X_a sin(π/m)cosωt+C

ωt=0; i₂₂=0 → C= E₂/X_a sin(π/m)

i₂₂= E₂/X_a sin(π/m)*(1-cosωt)

i₂₁=I₀-i₂₂; ωt=γ; i₂₂=I₀= E₂/X_a sin(π/m)*(1-cosγ)

cosγ=1-(I₀X_a)/(E₂sin(π/m))

Постоянная составляющая выпрямленного напряжения U₀ уменьшается на величину ∆U_ox, определяемую площадью криволинейных треугольников, ограниченных фазными ЭДС и напряжением U_в на интервале γ.

∆U_ox=m/2π ∫ (e₂₂-U_в) dωt= m/2π X_a/X_a ∫ (e₂₂-U_в) dωt=

=mX_aI₀/(2π) {пределы этих двух ∫ от 0 до γ}

Угол перекрытия фаз тем больше, чем больше выпрямленный ток I­₀, индуктивность рассеяния и число фаз m, поэтому влияние индуктивности рассеяния проявляется в первую очередь в многофазных мощных (сильноточных) выпрямителях.

2) Влияние резистивных сопротивлений обмоток трансформатора на работу выпрямителей.

Рассмотрим m-фазный выпрямитель.

Считаем r_a1=r_a2=r_a (r_a=R_a)

сопротивление вторичной обмотки: r_a=r₂+r₁n²+r_vпр

r_{vпр –} сопротивление вентиля в прямом направлении.

В момент перекрытия фаз в течение некоторого промежутка времени γ работают оба вентиля.

На γ U_в будет:

U_в=(e₂₁-e₂₂)/2-∆U₀,

где ∆U₀=∆U_0r=I₀r_a – падение напряжения на r_a

U_в уменьшается на величину ∆U₀ пропорционально току I₀

Если L₁ = 0; U_a1=e₂₁-r_ai₂₁; ∆U=r_ai₂₁

Если учесть и влияние резистивного сопротивления обмоток r_a и индуктивности рассеяния L_a , то

Z_a=r_a+jωL_a – сопротивление, учитывающее их совокупное влияние.

Тогда ∆U₀≈∆U_0x+∆U_0r

5. Токи первичных обмоток сетевого трансформатора.

Рассмотрим фрагмент схемы — Первичную обмотку тр-ра.

При подключении первичной обмотки к источнику энергии с напряжением U₁ через первичную обмотку тр-ра будет протекать ток I₁. В результате первичной обмоткой создается намагничивающая сила, которая возбуждает магнитное поле Ф₁, большая часть силовых линий которого замыкается по сердечнику, образуя основной магнитный поток тр-ра Ф₀. Меньшее число силовых линий замыкается в немагнитной среде, образуя поток рассеяния Ф_s1,сцепленный только с витками первичной обмотки.

Поток рассеяния Ф_s1 индуцирует в первичной обмотке ЭДС е_s1.Основной магнитный поток Ф₀ индуцирует в первичной обмотке ЭДС e₁.

_{, где} – потокосцепление

Напряжение, приложенное к первичной обмотке уравновешивается ЭДС е_s1 и e_1, а также падением напряжения на активном сопротивлении первичной обмотки.

Составляем уравнение Кирхгофа:

≡0 Постоянная составляющая поступающего напряжения

≡0 Т.к. постоянная составляющая, т.е ∫ от первообразной

≡0

I10 - постоянная составляющая тока первичной обмотки

Таким образом, получаем, что постоянная составляющая тока первичной обмотки равно 0!

Рассмотрим пример:

Н айдем токи первичных обмоток.

В каждый момент времени ток проходит через один диод.

• (0…t₁) — (т.е. открыт 1-ый диод)

Для нахождения тока первичной обмотки, надо знать устройство тр-ра.

К аждая фаза на своем стержне.

Ток→магнитный поток→магнитное напряжение.

Магнитное напряжение одинаково на всех 3 участках

• ( t₁…t₂) —

• (t₂…t₃) —

Если последовательно с нагрузкой включен индуктивный фильтр, то

6. Вынужденное намагничивание сердечника трансформатора в выпрямителе

A∙W₁=iII∙W_II – iI₁∙W_I=I₀∙W₀ -

, тоже и для t₃ и t₄

п ри наличии постоянной составляющей тока вторичных обмоток T, превращаемый в постоянный магнит (поле обмоток замыкается через воздух). В двух тактовых системах этого нет, оно есть в 3-фазном однотактном. Его можно устранить.

- включение Принцип работы обмоточного трансформатора поясняется эскизом, приведенном на рис. 1. При подключении к первичной обмотке трансформатора источника сигнала u₁ (например, гармонического) по обмотке протекает ток i₁. В результате протекания переменного тока вокруг первичной обмотки создается переменное магнитное поле, характеризующееся потоками ₀ и _S1. Часть тока первичной обмотки, необходимая для создания потока ₀, носит название тока намагничивания i_µ.

В трансформаторе с ферромагнитным сердечником (где, как правило, _S  ₀) основной магнитный поток замыкается по сердечнику, но нужно помнить, что первичное определение разделения магнитных потоков на основной и потоки рассеяния зависит от сцепления их с обмотками. Поэтому основной магнитный поток присутствует и в трансформаторе без ферромагнитного сердечника, и наоборот, в некоторых специальных трансформаторах (например, в составе феррорезонансных стабилизаторов) специально создается часть магнитопровода для замыкания по ней потоков рассеяния обмоток.

7. Основные характерисики выпрямителей:нагрузоочная характеристика, коэффициент мощности, габаритная мощность сетевого трансформатора, коррекия коэффициента мощности

1)Нагрузочная характеристика – показывает как ведет себя ИП при изменеии нагрузки.

U0 = f(I0) ; RН –меняется.

Где - двухполюсник в виде

UO = EO - I0*Ri ;

Ri = tg (alpha);

= UO.TP+U0.V+U0.Ф

UO.TP- падение напряжения на активном сопротивлении обмоток тр-ра

U0.Ф – падение напряжения на фильтре ;

U0.V - падение напряжения на вентиле

Для емкостного фильтра:

Для Г- образного, П – образного, L-фильтра

2)Габаритная мощность трансформатора.